L’étude Karstique

Exposé sur :

Réalisé par: Mamane Souradji Mahaman Moubarak

RICARDO Moisés Nvuala Bunda

PlanIntroductionDéfinitionFormation des karst (karstification)Structure et fonctionnement du système

karstiqueMéthodes d’étudesConclusionBibliographie

IntroductionL’existence des êtres vivants est étroitement liées à l’eau! Cette ressource qu’on peut trouver dans la nature sous trois états différents (liquide, solide, gazeux); possède un système de stockage qui peut être à la surface et/ou souterrain, sous forme de réservoir; les réservoirs souterraines sont caractérisé par la nature des différentes formations qui sert aux stockage de l’eau. Parmi ces formations on trouve les karsts qui font l’objet de notre exposé

Définitions Le mot karst vient de la traduction du mot

slovène « Kras » qui désigne une région du nord-est de l’Adriatique comprise entre le golf de Trieste, la vallée de la Vipava, la vallée de la Rasa et le secteur de Recka. Cette région, composée d’un plateau calcaire, présente une morphologie particulière de vallées sèches, dépressions fermées et de manifestations typiques avec des grottes, gouffres et rivières souterraines.

Un karst est le résultat du travail érosif de l’eau dans un massif carbonaté.

Formation des karst (karstification)Processus des karstification: caractérisé par la

dissolution des roches carbonatées créant des vides, drains et grottes, pouvant être de grande taille, il en résulte un système très hétérogène permettant le stockage et la circulation d’importantes quantités d’eau.

La dissolution de la roche: caractérisée par la présence du CO2 dissous, mais elle n’est possible que dans le cas où il existe suffisamment de CO2 dissous et que celui-ci soit renouvelé. Ce CO2 dissous peut avoir plusieurs origines dans les eaux karstiques. Il provient principalement de la respiration racinaire et de la dégradation de la matière organique du sol par l’activité biologique et bactériologique, sans oublier les circulations d’air dans les milieux souterrains, et occasionnellement d’un dégazage d’origine profonde ou volcanique. En effet, les roches carbonatées ont cette spécificité de ne pas se dissoudre facilement dans de l’eau pure en condition normale de température (25 °C) et de pression (1 atm). D’autres facteurs interviennent dans la dissolution des roches carbonatées comme la lithologie, la texture du sol ( par exemple: plus la roche sera riche en dolomite, plus la mise en solution sera longue).

Image d’un karst

La dissolution des roches est favorisé par : L’abondance de l’eau; La teneur de l’eau en CO2 (qui augmente avec la pression); La faible température de l’eau (plus l’eau est froide, plus

elle est chargée en gaz donc en CO2); La nature des roches (la composition chimique,

fracturations); Le temps de contacte l’eau roche.

Une fois chargées en CO2, les eaux acides sont capables de dissoudre les roches carbonatées suivant une réaction triphasique (roches carbonatées, eau et CO2), chacune de ces phases étant le siège d’une chaîne d’équilibre, dont l’équation générale est la suivante :

CO 2+H 2O+CaCO 3 — Ca 2++2HCO3

Structure Et Fonctionnement Du Système Karstique Structure: il existe une grande

variabilité des systèmes karstiques, en raison de leurs divers structures et fonctionnements. Ainsi, la configuration des aquifères karstiques dépend principalement de la nature de l’impluvium et de l’état de karstification du massif. L’organisation de ce type de systèmes se définit en trois grandes parties représentées par la zone d’alimentation, la zone d’écoulement et la zone d’émergence.

La zone d’alimentation (impluvium): Selon la nature de l’impluvium, on distingue deux grands types de karst, à savoir:

a) Système unaire: l’ensemble de l’impluvium est constitué de terrains karstifiables.

b) Système binaire: une partie de l’impluvium est constitué de terrains non karstifiables qui concentrent l’infiltration des eaux en un point.

La zone d’écoulement:Elle est constitue de l’épikarst qui

correspond à la zone superficielle très perméable du massif karstique (5 à 20 m maximum); la zone non saturé elle est caractérisée par les infiltrations lente et rapide; et la zone noyée (saturé) constitue la principale réserve en eau de l’aquifère karstique et assure la fonction de stockage de l’eau. Il est constitué d’un réseau de drains ou axes de drainages (composant l’ossature du système) organisés et interdépendants qui assure la fonction transmissive de l’aquifère.

Représentation du système karstique

Fonctionnement:

Schéma de fonctionnement général des karsts

Méthodes d’étudesLa nature du karst impose le recours à une méthodologie

spécifique pour l’étude des systèmes karstiques. Cette méthodologie est notablement différente de celle appliquée aux aquifères poreux et fracturés. En effet :

Dans les milieux poreux et fracturés, les caractéristiques hydrauliques de l’aquifère peuvent être déterminées sur des sites localisés tels que forages, puits et piézomètres.

Dans les aquifères poreux, par exemple, il existe une continuité hydraulique entre tous les vides parcourus par l’eau, du fait que les caractéristiques hydrauliques sont peu variables dans l’espace, permettant l’application de loi fondamental de l’Hydrogéologie (loi de Darcy (Q = K. S. i)).

Par contre dans les aquifères karstiques, les hétérogénéités sont considérables, et les vitesses d’écoulement, localement très rapides dans les conduits ; par conséquent, la loi de Darcy n’est pas valide, sauf très localement, dans des secteurs éloignés ou non influencés par les écoulements dans les conduits, et lorsque les écoulements sont très lents.

Ce qui nous amène à utiliser des méthodes tels que:

Les méthodes utilisées sur le terrain et celles utilisées en laboratoire par l’exploitation des divers documents.

Sur le terrain on peut utilisé des traceurs artificiels tels que la fluorescéine pour:

déterminer la vitesse de l’eau ou le temps de transfert d’un soluté entre deux points de l’aquifère;

évaluer les processus de mobilité de l’eau et des solutés au sein du milieu poreux;

vérifier ou mettre en évidence les liaisons hydrauliques entre différents points d’un milieu aquifère ;

détermination de sens de l’écoulement.

Au laboratoire on procède par: La délimitation de l’aquifère :

se fait par l’utilisation des cartes géologiques, la photo interprétation…

La détermination du sens d’écoulement :

s’effectue des petites fissures vers les grandes. En se faisant de manière organisé et hiérarchisé, les écoulements importants se font suivant les directions préférentielles de la fracturation.

Les différentes réserve:

Il existe différentes réserves en eau souterraine tels que:

Reserve géologique ou réserve total; Reserve renouvelable ou régulatrice; Reserve exploitable.

L’évaluation de toutes ces réserves nécessite des différentes méthodes.

Conclusion

L’étude des aquifères Karstique est très complexe, car elle ne répond pas aux principaux lois de l’Hydrogéologie tels que la lois de Darcy. Ce qui prouve l’impossibilité d’établir des cartes piézométriques à cause des discontinuités

Bibliographie

Connaissance et gestion des ressources en eaux souterraines dans les régions karstiques (juin 1999) par Michel BAKALOWICZ

Thèse sur la Modélisation des crues de bassins karstiques par réseaux de neurones. Cas du bassin du Lez (France) par Line Kong A Siou (21 octobre 2011)

Thèse sur l’Etude des processus d’écoulements de la zone non saturée pour la modélisation des aquifères karstiques par Benjamin GARRY